شبیه سازی و طراحی متمرکز کننده های سلول خورشیدی

عنصراصلی مبدلهای خورشیدی و یا ماژولهای خورشیدی که نورخورشید را به الکتریسیته تبدیل می‎کنند سلولهای خورشیدی است که بدلیل شکنندگی وظرافتی که دارند، تحمل شرایط محیطی را نداشته و نمی‎توانند مستقیما مورد استفاده قرار بگیرند وتوان الکتریکی کمی را تولید می‎کنند و برای بکارگیری آنها درشرایط مختلف آب وهوایی ، دسترسی به ولتاژ و توان مورد نیاز ، افزایش مقاومت مکانیکی ، کاهش تغییرات مشخصات الکتریکی سلول خورشیدی برای مدت طولانی ، سلولها را به صورت مجموعه ای درون قاب فلزی قرار می‎دهند و ماژول خورشیدی را می‎سازند. باتوجه به اینکه اکثر قریب به اتفاق کشور ها به این انرژی لایزال خداوندی دسترسی دارند توسعه در به کار گیری این انرژی ، کمک به استقلال انرژیک کشورها و قطع وابستگی به کشورهای صنعتی را به همراه دارد. در این پروژه به بررسی سیستمهای فتوولتائیک و شبیه سازی طراحی متمرکز کننده های سلول خورشیدی می پردازیم. سیستم های متمرکز کننده سلول های خورشیدی سیستم هایی هستند که با استفاده از ادوات اپتیکی مثل لنزها و آینه های منحنی مقدار زیادی از نور خورشید را به یک منطقه کوچک از سلول خورشیدی برای تولید الکتریسته منعکس می کنند، از آنجایی که سلول های خورشیدی کوچک مورد نیاز است در مقایسه با سلول های خورشیدی معمولی سیستم های متمرکز کننده می توانند در هزینه های سلول خورشیدی صرفه جویی کنند. سیستم های متمرکز کننده نیازمند هزینه هایی شامل ادوات اپتیکی مثل آینه ها، لنزها و تعقیب کننده های خورشیدی هستند. بنابراین امروزه بیشتر از سلول های خورشیدی معمولی استفاده می شود. تحقیق درباره ی سیستم های متمرکز کننده سلول های خورشیدی از سال 1970 در آزمایشگاه ملی ساندیادی کالیفرنیا شروع شده است و اولین سیستم متمرکز کننده خورشید مدرن در آنجا ساخته شده است . موانع اصلی رقابت انرژی فتوولتاییک با منابع اصلی انرژی به صورت زیر است 1- بهره کمتر 2- چگالی انرژی تولید شده کمتر نسبت به محیط اشغال شده توسط فتوولتاییک 3- گران بودن مواد تشکیل دهنده و نیاز به تنظیم داشتن فتوولتاییک که وابسته به شرایط آب و هوایی است. در صورتی که برای نکته آخر راه حل ها وابسته به تکنولوژی های بیرونی فتوولتاییک و طرح هایی درباره مدیریت شبکه و توزیع پانل های خورشیدی هدف در تحقیقات فتوولتاییک است. یک روش ، جستجو کردن راهی برای بهبود بازده و کاهش هزینه ها، متمرکز کننده های سلول خورشیدی است متمرکز کردن نور اجازه بازده بیشتر در تبدیل نور به الکتریسیته در سلول های خورشیدی را می دهد و همچنین اجازه جایگزینی های ارزان قیمت متمرکز کننده نور به جای مواد فتوولتاییک را می دهد. در طراحی متمرکز کننده ها جنس آیینه ها باید طوری باشد که بیشترین نور را منتقل کند معمولا از آلومینیوم استفاده می شود که بیشترین درخشندگی را داشته باشد و از یک ماده با ظریب شکست بالاتر از یک به عنوان دی الکتریک استفاده می شود تا میزان بازتابش کلی در داخل متمرکز کننده افزایش یابد و نور بیشتری داخل متمرکز کننده حبس شود و هندسه متمرکز کننده در طراحی بسیار مهم است با توجه به مدل سازی انجام شده متمرکز کننده، متمرکز کننده های مرکب سهموی به حالت ایده آل نزدیک است و بیشترین تمرکز را در روزنه خروجی دارد که محل قرار گرفتن سلول خورشیدی است .